疫情肆虐下，居家隔(ge)(ge)離、集中隔(ge)(ge)離對智能(neng)防(fang)疫設備(bei)的需求也逐漸增多，搭載NB-IoT的智能(neng)門(men)磁替代了紙質封條(tiao)，社區人員通過手機就(jiu)能(neng)對隔(ge)(ge)離人群進行“云(yun)監督”，以NB-IoT智能(neng)門(men)磁為(wei)主的智能(neng)防(fang)疫設備(bei)需求迎來了爆發式增長。
▲長(chang)沙電信裝(zhuang)維工程師為隔離人員安裝(zhuang)智能門磁(ci)（圖片來源為：長(chang)沙晚報）
早在2018年前后，作為5G商用領域中不可或缺的一環，NB-IoT芯片在智能表計中的應用就已逐漸進入爆發階段，中國移動、聯通、電信三大運營商都圍繞NB-IoT構建了網絡。芯片廠商、硬件制造廠商等玩家蜂擁而至，NB-IoT芯片市場迎來爆發。
近日，中國移動旗下中移物聯網有限公司啟動了NB-IoT芯片XY1100采購項目。該項目共集采1500萬片NB-IoT芯片，供應商為芯翼信息科技。
▲芯翼信息科(ke)技獲得中移物聯采(cai)購項目公告
芯(xin)(xin)翼(yi)信息(xi)科技(ji)(ji)成立于2017年(nian)(nian)3月，僅5年(nian)(nian)時間就在海思、紫光展銳、聯(lian)發科等(deng)頭部玩家(jia)布局的(de)NB-IoT芯(xin)(xin)片領(ling)域嶄露頭角。截至(zhi)目(mu)前(qian)，芯(xin)(xin)翼(yi)信息(xi)科技(ji)(ji)的(de)XY1100芯(xin)(xin)片出貨量已(yi)達2500多(duo)萬片。
芯(xin)東西與芯(xin)翼信息科技副總(zong)裁(cai)李劍、芯(xin)翼信息科技高級市(shi)場總(zong)監祁(qi)衛、行(xing)業知名NB-IoT產品專家進行(xing)了深入(ru)交流，剖析NB-IoT芯(xin)片的市(shi)場應用前景。
一、累計(ji)出貨量(liang)超(chao)2500萬片，打造“全(quan)國(guo)產”供應鏈
當前(qian)，蜂窩(wo)(wo)通信(xin)市(shi)場正面臨2G退網、5G布(bu)局的(de)(de)關鍵(jian)期。從2014年起，國(guo)際電信(xin)聯(lian)(lian)盟（ITU）就開(kai)始推動5G技術標準(zhun)的(de)(de)實施，NB-IoT技術作為物聯(lian)(lian)網領域基于(yu)蜂窩(wo)(wo)的(de)(de)窄帶(dai)物聯(lian)(lian)網的(de)(de)新興技術，于(yu)2020年7月(yue)被正式(shi)納入全球(qiu)5G標準(zhun)，開(kai)啟了5G商(shang)用落地之路。
此前，物聯網應用場景連接技術大多采用2G，隨著2G退網趨勢加速，5G NB-IoT技術的特性也決定了其能承接許多應用場景。
5G NB-IoT在技術上有如(ru)下(xia)特點：
（1）大連接：單個扇區內能夠支持多達10萬個左右的終端連接；
（2）廣覆蓋：單個基站能覆蓋幾公里的范圍；
（3）穿透能力強：在相同頻段下NB-IoT與傳統物聯網技術（如2G）相比高20dB的增益；
（4）低功耗：理論與實驗表明搭載有NB-IoT技術的終端設備最長可實現的待機時間長達10年之久；
（5）設備成本低：NB-IoT模塊設備體積小且覆蓋簡單，使得其預期單個模塊的成本不超過5美元，經過近幾年的產業發展和競爭，現在NB-IoT模塊的價格普遍低于3美元。
而知名市場調研機構Counterpoint的數(shu)據也顯(xian)示，2021年第四季度蜂(feng)窩物聯(lian)網應用(yong)場景中，智能(neng)表計占比最高，這其中大部分都是(shi)基于5G NB-IoT實現(xian)的，其次是(shi)金融支付類(lei)以及數(shu)據類(lei)產品。
▲2021年第四(si)季(ji)度蜂(feng)窩物聯網應用(yong)場景（數(shu)據來(lai)源為：Counterpoint）
此前，NB-IoT芯片的主要場景落地在智慧城市的相關應用上，如智能表計、智能消防、智能路燈等，在疫情的特殊背景下進一步放大了其應用場景。
早在2020年(nian)初，也就是疫(yi)情暴發初期(qi)，芯(xin)(xin)翼信息(xi)科技的(de)一(yi)些合作(zuo)伙伴在深圳、內蒙古等地都將基于XY1100的(de)智能門磁產(chan)品應用于疫(yi)情防控當中(zhong)。李劍(jian)對此(ci)深有感觸，他談道，芯(xin)(xin)翼信息(xi)科技作(zuo)為(wei)芯(xin)(xin)片廠商為(wei)合作(zuo)伙伴做了大量(liang)的(de)優(you)化工作(zuo)。
NB-IoT產(chan)品專家也談道，NB-IoT芯片(pian)的特點主要是低(di)速率、低(di)功(gong)耗(hao)、低(di)帶寬，因此在疫情防控中，比如居(ju)家或者(zhe)酒店隔離，監(jian)測(ce)房門(men)開(kai)合狀(zhuang)態(tai)這樣的場景就比較適合采(cai)用NB-IoT芯片(pian)設(she)計產(chan)品。
“相比(bi)去年，智能門磁的需求量呈數量級增長，今年前(qian)幾個月(yue)，總體(ti)已經達到百萬級的需求。”NB-IoT產品專家說(shuo)。
回到其主(zhu)要(yao)的應用場(chang)景智能表計，除了基本的測(ce)量功能外，NB-IoT還可(ke)以(yi)監測(ce)水、燃氣的泄漏，配合云端(duan)大數據，可(ke)實現預防事故、及時報警功能。
▲NB-IoT技(ji)術在智能水表中(zhong)的應(ying)用（圖片來源為(wei)Technoton Engineering）
NB-IoT產品專家(jia)告訴(su)芯(xin)東(dong)西，目(mu)前水表的(de)智(zhi)能(neng)化率相對(dui)低(di)一點(dian)，僅有(you)30%，智(zhi)能(neng)燃氣表的(de)滲透率相對(dui)較高為(wei)60%，電表由(you)于其一定的(de)行業(ye)特殊性，基于NB-IoT的(de)智(zhi)能(neng)電表更(geng)多(duo)應(ying)用于員(yuan)工(gong)宿(su)舍(she)、工(gong)業(ye)園區等場景中。
在(zai)(zai)我國，一方(fang)(fang)面隨著城(cheng)鎮化進程加速，智慧城(cheng)市建設(she)快速推進中，傳統(tong)機械表的(de)升級換(huan)代需求迫在(zai)(zai)眉睫，另(ling)一方(fang)(fang)面NB-IoT技(ji)術(shu)的(de)發展(zhan)也(ye)(ye)跟其他技(ji)術(shu)一樣，從標準(zhun)制定、技(ji)術(shu)落(luo)地(di)、試商用再到大規(gui)模(mo)商用，經歷了較長的(de)時間。李劍談道，運營商網(wang)絡的(de)不(bu)斷優化，通信協議的(de)演進也(ye)(ye)使得NB-IoT在(zai)(zai)智能表計中的(de)應用越來越普及。
▲NB-IoT技術的(de)行業應用(yong)
作為NB-IoT技術滲透率(lv)較高的(de)智能(neng)表計、智能(neng)路燈等大多數物聯網應用，由于這類產品的(de)地理位置或(huo)成本原因，其(qi)終端模塊可能(neng)在短時(shi)間內不會(hui)更(geng)(geng)新升級或(huo)更(geng)(geng)換電池(chi)，因此終端設備的(de)功(gong)耗(hao)是其(qi)能(neng)否(fou)商用的(de)關鍵因素。
在3GPP標(biao)準中NB-IoT終端(duan)電(dian)(dian)池壽(shou)命(ming)設計為10年，但實(shi)(shi)際使(shi)用過程中，電(dian)(dian)池壽(shou)命(ming)也會因(yin)具體的設備、功(gong)能等(deng)產生(sheng)變化(hua)。因(yin)此(ci)，實(shi)(shi)現低功(gong)耗甚至超(chao)低功(gong)耗是(shi)NB-IoT芯片(pian)的核心，而低功(gong)耗設計是(shi)一個系統工程，要在射(she)頻、模擬、數(shu)字(zi)基帶(dai)、軟(ruan)件等(deng)所(suo)有組成部件中實(shi)(shi)現整體優化(hua)。
目前，作為國內(nei)NB-IoT芯片領域的頭(tou)部企業，芯翼信息科技的XY1100芯片累計出貨量(liang)已經達(da)到(dao)2500多萬片，2022年單月出貨量(liang)達(da)到(dao)近500萬片，并且(qie)中移物(wu)聯(lian)搭載XY1100 NB-IoT SoC的模組(zu)MN316也(ye)已實現大(da)規模出貨。
▲芯翼信息科技XY1100 SoC及中(zhong)移物聯MN316模(mo)組
芯(xin)翼信息科技(ji)成(cheng)(cheng)立于(yu)2017年，相比于(yu)海思、紫光展銳和聯發科入(ru)局較晚，但這也(ye)成(cheng)(cheng)為了(le)其優勢，李劍談道(dao)，在產(chan)品定義(yi)上(shang)，芯(xin)翼信息科技(ji)參(can)考了(le)前面幾代芯(xin)片(pian)產(chan)品的(de)特(te)點，并做(zuo)了(le)歸納、總結和創新，最后體現在芯(xin)片(pian)的(de)實(shi)現上(shang)，功耗、性能、成(cheng)(cheng)本(ben)上(shang)均有(you)較大(da)的(de)提(ti)升：
首先，芯(xin)(xin)翼(yi)信(xin)息(xi)科技的(de)XY1100芯(xin)(xin)片(pian)是(shi)全球首顆集(ji)成(cheng)了(le)CMOS PA的(de)NB-IoT SoC，搭載其的(de)物聯網模組器件數可(ke)減少60%，模組成(cheng)本整體(ti)下(xia)降30%。同時，芯(xin)(xin)翼(yi)信(xin)息(xi)科技采用了(le)QFN封裝，進(jin)一步(bu)降低了(le)客戶的(de)使(shi)用成(cheng)本。
其次，在低功耗(hao)設(she)計上，XY1100選擇(ze)了(le)中芯國際55nm的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)熟制程，因為成(cheng)(cheng)熟工(gong)藝的(de)(de)(de)PDK（工(gong)藝設(she)計套件）功耗(hao)模(mo)型準確程度高，更有利(li)于研發低功耗(hao)甚至是超低功耗(hao)產品，再(zai)加上芯翼信息科技自身領(ling)先的(de)(de)(de)模(mo)擬(ni)/射頻設(she)計能(neng)力，最(zui)終XY1100實(shi)現了(le)在深(shen)度睡眠狀(zhuang)態電流1μA，接收機狀(zhuang)態電流約為20mA，這樣(yang)一來，使(shi)得客戶(hu)可以用(yong)更小容量的(de)(de)(de)電池(chi)實(shi)現一樣(yang)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命，同(tong)樣(yang)大(da)大(da)降(jiang)低了(le)客戶(hu)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)成(cheng)(cheng)本(ben)。
再次，在Modem（調制解調器）的實現上，祁(qi)衛稱(cheng)，XY1100芯片(pian)(pian)采(cai)用了(le)軟件SDR架構，可以靈活支持(chi)、優化(hua)物理層(ceng)接收機算法，同(tong)時支持(chi)NB-IoT以及其他非標自定義協議(yi)，能(neng)夠滿足(zu)標準(zhun)升級(ji)以及碎片(pian)(pian)化(hua)的物聯網(wang)專網(wang)通訊需求。
然后，與(yu)其他同類產品不同的(de)(de)是，XY1100芯片(pian)采(cai)用(yong)基于(yu)Open CPU的(de)(de)雙核架構。在(zai)NB-IoT芯片(pian)中，通信(xin)(xin)對(dui)時序(xu)的(de)(de)要求較高，因(yin)此(ci)，CPU在(zai)處(chu)理一(yi)個通信(xin)(xin)任(ren)(ren)務(wu)時，必須將其發射或接收完成，才能處(chu)理下一(yi)個任(ren)(ren)務(wu)，如果此(ci)時有應用(yong)邏輯干(gan)擾(rao)CPU運行，通信(xin)(xin)就會(hui)出現問題。
祁(qi)衛解釋道，雙(shuang)核架(jia)構的好處在于，一(yi)個CPU可(ke)以處理通信(xin)任務，另一(yi)個就可(ke)以跑客(ke)戶(hu)的應用代碼，能夠將應用和通信(xin)部分物理隔(ge)絕開(kai)，避免出現(xian)應用影響(xiang)通訊的情況。
但更有意(yi)思(si)的(de)(de)是，2020以(yi)(yi)來持續的(de)(de)“缺芯潮”，特別是MCU的(de)(de)缺貨導致其價格大(da)(da)幅上(shang)漲，讓很多(duo)終(zhong)端客(ke)戶把注(zhu)意(yi)力放到了原來不那么讓人(ren)關注(zhu)的(de)(de)NB-IoT SoC中Open CPU，李劍談道(dao)，這些客(ke)戶發現使用Open CPU可以(yi)(yi)省掉既買不到也買不起的(de)(de)MCU，并且幫助他們(men)在缺芯的(de)(de)大(da)(da)環境下(xia)順利交付產品，能大(da)(da)大(da)(da)降低終(zhong)端的(de)(de)成(cheng)本。
最后(hou)，在芯片(pian)供應(ying)短缺、國際關系變化的(de)背景(jing)下，芯翼信息科技產(chan)(chan)能豐富，新一代芯片(pian)系列(lie)也即將(jiang)實現量產(chan)(chan)。李劍談道，芯翼信息科技的(de)上游晶圓(yuan)廠、封(feng)測廠都是國產(chan)(chan)供應(ying)商，所以供應(ying)鏈危機、國際環(huan)境的(de)變化并沒有對他(ta)們造成太大影響。
值得一提的是，為(wei)了保證大規模出貨后芯(xin)片的質(zhi)量(liang)，芯(xin)翼(yi)信息科(ke)技還成立了專門(men)的專業(ye)質(zhi)量(liang)管控團隊(dui)。
綜上，功耗/性能領先、成(cheng)本控制好、產(chan)品成(cheng)熟、產(chan)能保障正是(shi)芯翼(yi)信息科技在NB-IoT芯片領域處于領先地位的殺手锏。
二、資(zi)產管(guan)理、定位追蹤(zong)、安(an)防(fang)管(guan)控(kong)等新(xin)興場景(jing)前景(jing)可觀(guan)
相比(bi)于國外，國內NB-IoT技術的(de)應用范圍更加廣闊，Counterpoint的(de)數據顯示，2021年第四季度(du)全球蜂窩物聯(lian)網芯(xin)片(pian)中國出貨(huo)量占全球市場的(de)近60%。
2021年底，中國信息通信研究院副院長胡堅波在2021江西國際移動物聯網博覽會上說，目前NB-IoT已在水表、燃氣表、消防煙感和電動自行車防盜4個行業實現千萬級規模連接，智能井蓋、智能門鎖、追蹤定位和智慧路燈等十余個行業實現超過百萬級連接，未來還將更多地應用到工業互聯網、車聯網、遠程醫療等領域。
擁有龐大設(she)備連接技(ji)(ji)術的(de)(de)國內市場，隨(sui)著(zhu)NB-IoT技(ji)(ji)術逐漸步入成熟階段(duan)，其市場轉化率也有望(wang)迎來較大增長。李劍也提到，智(zhi)能(neng)表計雖然是NB-IoT芯片(pian)目前(qian)的(de)(de)主要落地應(ying)用，但事實上，智(zhi)能(neng)燃氣表中還包括大量的(de)(de)IC智(zhi)能(neng)卡的(de)(de)產品，并沒有全部應(ying)用NB-IoT技(ji)(ji)術。
因此，隨著城鎮(zhen)化(hua)推進，運(yun)營商網絡的完善，5G NB-IoT在智能(neng)表計的覆蓋率將(jiang)會進一步提升(sheng)。不僅(jin)如此，很多(duo)如追蹤器、資(zi)產管理等新興應用也會有(you)較大前景。
NB-IoT產品專家(jia)補充道(dao)，如果NB-IoT網絡覆蓋進(jin)一(yi)步提升，將會有更(geng)多的(de)應用(yong)場景出現(xian)。此外，他(ta)還提到，從整(zheng)體上看，在(zai)金融(rong)風控、追(zhui)蹤器(qi)等領域NB-IoT的(de)落(luo)地形態也更(geng)加多樣。
▲資產(chan)追蹤(zong)應用(yong)案例（搭載XY1100 NB-IoT SoC）
在XY1100作(zuo)為(wei)NB-IoT SoC大規模商(shang)用并進(jin)入各(ge)行各(ge)業后(hou)，芯(xin)翼信息科(ke)技開始挖(wa)掘(jue)細分賽道(dao)，其(qi)專(zhuan)為(wei)智能表計(ji)行業設計(ji)的專(zhuan)用SoC XY2100系列芯(xin)片已經研(yan)發成功，將于今年量產(chan)。
李(li)劍還談(tan)道(dao)，芯翼信息科技是一家(jia)物聯網智能(neng)終端系統(tong)SoC公司(si)，通信只(zhi)是一個(ge)維度。因此，該(gai)公司(si)還在研發專(zhuan)為(wei)資(zi)產管理和(he)追蹤行(xing)業設(she)計的(de)專(zhuan)用SoC XY3100，以及(ji)Cat.1bis SoC XY4100和(he)5G NR RedCap芯片(pian)XY5100。
作為(wei)芯(xin)片(pian)公司，在“端”這一(yi)側，芯(xin)翼信息(xi)科技(ji)關注的(de)是五大能(neng)(neng)力：無線(xian)通(tong)訊、感知、邊緣(yuan)計算、電源(yuan)管理和安全(quan)。祁衛(wei)說，從芯(xin)片(pian)的(de)角度來看，這些技(ji)術能(neng)(neng)力都(dou)要有機地融(rong)合在芯(xin)片(pian)和相應的(de)套片(pian)上，才能(neng)(neng)幫(bang)行業終端降低成本、功(gong)耗(hao)，讓客戶能(neng)(neng)更友好(hao)地使用這些技(ji)術，這才是芯(xin)翼信息(xi)科技(ji)真正的(de)愿景。
結(jie)語：創新技術突破，助力NB-IoT芯(xin)片廠商搶占市(shi)場
作為新(xin)基建(jian)智慧城市建(jian)設的(de)(de)一部分，NB-IoT技術在智能表(biao)計市場(chang)逐步(bu)落(luo)地、發(fa)展過程中所帶(dai)給(gei)人們的(de)(de)價值，遠比數百萬顆芯片或者智能表(biao)計本身(shen)帶(dai)來的(de)(de)經濟(ji)效益多得多。
當然，NB-IoT芯片的(de)(de)應用(yong)場(chang)景(jing)決定了其對成本(ben)(ben)和功耗的(de)(de)極致追求。最近幾年，入局NB-IoT芯片領域的(de)(de)廠(chang)商越(yue)來越(yue)多(duo)，如何(he)在這一(yi)領域搶占市場(chang)，在低(di)功耗、低(di)成本(ben)(ben)領域的(de)(de)技術優(you)勢是關鍵殺(sha)手锏。
不(bu)過，由于(yu)其工業屬性(xing)，這一領域的(de)(de)產(chan)品(pin)迭(die)代相(xiang)對消費(fei)電子產(chan)品(pin)較慢，因此對產(chan)品(pin)的(de)(de)穩定(ding)(ding)性(xing)、可靠(kao)性(xing)要求也相(xiang)對較高(gao)，因此，如何在(zai)(zai)低(di)(di)功耗、低(di)(di)成本(ben)的(de)(de)前提下實現高(gao)穩定(ding)(ding)、高(gao)可靠(kao)性(xing)，并且最好還能(neng)在(zai)(zai)某個(ge)方面(mian)有技術突破(po)，這對后來的(de)(de)廠商提出(chu)了更(geng)高(gao)的(de)(de)要求。
版權聲明: 本文內容由互聯網用戶自發貢獻，該文觀點僅代表作者本人。本站僅提供信息存儲空間服務，不擁有所有權，不承擔相關法律責任。如發現本站有涉嫌抄襲侵權/違法違規的內容，請提交工單舉報，一經查實，本站將立刻刪除。
